Jaderná elektrárna
Osnova předmětu 1) 2) 3) 4) 5) 6) 7) 8) 9) 10) 11)
Úvod Energetika Technologie přeměny Tepelná elektrárna a její hlavní výrobní zařízení Jaderná elektrárna Ostatní tepelné elektrárny Kombinovaná výroba elektřiny a tepla Energie větru Energie vody Energie světla Další zdroje elektrické a tepelné energie
OZE 1 -doc. Ing. J. Šípal, PhD
1
Jaderná elektrárna
Osnova přednášky 1) 2) 3) 4) 5) 6)
Princip funkce jaderné elektrárny Jaderný reaktor Jaderná elektrárna Vývoj jaderné energetiky Jaderná fúze Jaderné nehody a havárie
OZE 1 -doc. Ing. J. Šípal, PhD
2
Jaderná elektrárna
Princip funkce jaderné elektrárny
OZE 1 -doc. Ing. J. Šípal, PhD
3
Jaderná elektrárna
Princip funkce jaderné elektrárny
OZE 1 -doc. Ing. J. Šípal, PhD
4
Jaderná elektrárna
Provozované jaderné elektrárny
OZE 1 -doc. Ing. J. Šípal, PhD
5
Jaderná elektrárna
Štěpná jaderná reakce
235
U +n → 92Kr+141Ba +3+200 MeV −19
1eV=1,6⋅10
OZE 1 -doc. Ing. J. Šípal, PhD
J
6
Jaderná elektrárna
Princip funkce jaderné elektrárny
OZE 1 -doc. Ing. J. Šípal, PhD
7
Jaderná elektrárna
Osnova přednášky 1) 2) 3) 4) 5)
Princip funkce jaderné elektrárny Jaderný reaktor Jaderná elektrárna Vývoj jaderné energetiky Jaderná fúze
OZE 1 -doc. Ing. J. Šípal, PhD
8
Jaderná elektrárna
Jaderný reaktor - VVER
OZE 1 -doc. Ing. J. Šípal, PhD
9
Jaderná elektrárna
Jaderný reaktor - VVER
OZE 1 -doc. Ing. J. Šípal, PhD
10
Jaderná elektrárna
Jaderný reaktor - BWR
OZE 1 -doc. Ing. J. Šípal, PhD
11
Jaderná elektrárna
Jaderný reaktor - Candu
OZE 1 -doc. Ing. J. Šípal, PhD
12
Jaderná elektrárna
Jaderný reaktor - Magnox
OZE 1 -doc. Ing. J. Šípal, PhD
13
Jaderná elektrárna
Jaderný reaktor - AGR
OZE 1 -doc. Ing. J. Šípal, PhD
14
Jaderná elektrárna
Jaderný reaktor - RBMK
OZE 1 -doc. Ing. J. Šípal, PhD
15
Jaderná elektrárna
Jaderný reaktor - FBR Liquid Metal cooled Fast Breeder Reactors (LMFBR) "Pool" Design
"Loop" Design
Control Rods
Steam
(to power turbine) Flow Baffle
Control rods
Coolant Level Fissile Core
Fissile Core
Breeder Blanket Reactor Pool Pump
Breeder Blanket Biological Shielding
Biological Shielding
Liquid metal coolant
Liquid metal coolant Heat exchanger
Heat exchanger
Steam generator
Steam generator
Water
(from power turbine) Reactor pool (primary coolant)
Intermediate loop
Powergeneration loop
OZE 1 -doc. Ing. J. Šípal, PhD
Intermediate loop
Reactor loop (primary coolant)
16
Jaderná elektrárna
Osnova přednášky 1) 2) 3) 4) 5) 6)
Princip funkce jaderné elektrárny Jaderný reaktor Jaderná elektrárna Vývoj jaderné energetiky Jaderná fúze Jaderné nehody a havárie
OZE 1 -doc. Ing. J. Šípal, PhD
17
Jaderná elektrárna
Jaderná elektrárna
OZE 1 -doc. Ing. J. Šípal, PhD
18
Jaderná elektrárna
Jaderná elektrárna - Dukovany
OZE 1 -doc. Ing. J. Šípal, PhD
19
Jaderná elektrárna
Jaderná elektrárna - Temelín
OZE 1 -doc. Ing. J. Šípal, PhD
20
Jaderná elektrárna
Jaderná elektrárna
OZE 1 -doc. Ing. J. Šípal, PhD
21
Jaderná elektrárna
Vývoj jaderné energetiky
OZE 1 -doc. Ing. J. Šípal, PhD
22
Jaderná elektrárna
Jaderná fúze
2
H + 3H → He+17,6 MeV −19
1eV=1,6⋅10
J
Teplota plazmatu cca 100 až 200 milionů. K.
OZE 1 -doc. Ing. J. Šípal, PhD
23
Jaderná elektrárna
Tokamak
OZE 1 -doc. Ing. J. Šípal, PhD
24
Jaderná elektrárna
Tokamak
OZE 1 -doc. Ing. J. Šípal, PhD
25
Jaderná elektrárna
Osnova přednášky 1) 2) 3) 4) 5) 6)
Princip funkce jaderné elektrárny Jaderný reaktor Jaderná elektrárna Vývoj jaderné energetiky Jaderná fúze Jaderné nehody a havárie
OZE 1 -doc. Ing. J. Šípal, PhD
26
Jaderná elektrárna
Jaderné nehody a havárie
OZE 1 -doc. Ing. J. Šípal, PhD
27
Jaderná elektrárna
Jaderné nehody a havárie 0. Odchylka Odchylky, kde nejsou porušeny limity a podmínky provozu (LaP), a které jsou bezpečně zvládnuty v souladu s příslušnými postupy. Mezi příklady patří: jednoduchá náhodná porucha v redundantním (zdvojeném) systému, odhalená v průběhu periodických kontrol nebo zkoušek, plánované rychlé odstavení reaktoru, které probíhá normální, neúmyslná aktivace bezpečnostních systémů, bez významných následků, úniky v rámci LaP, menší rozšíření kontaminace uvnitř kontrolovaného pásma bez širších důsledků pro kulturu bezpečnosti 1. Anomálie Technická porucha nebo odchylka od schváleného režimu, ale se zbývající významnou hloubkovou ochranou. K tomu může dojít v důsledku poruchy zařízení, lidské chyby nebo nedostatků postupů a mohou nastat v jakékoliv oblasti, kterou stupnice pokrývá, například provoz jaderné elektrárny, transport radioaktivního materiálu, manipulace s jaderným palivem a skladování odpadů OZE 1 -doc. Ing. J. Šípal, PhD
28
Jaderná elektrárna
Jaderné nehody a havárie 4. Havárie bez vážnějšího vlivu na okolí Únik radioaktivních materiálů do okolí s následkem dávky pro nejvíc zasaženou skupinu obyvatel v řádu několika mSv (tj. na hranici limitù pro obyvatelstvo). Potřeba havarijních opatření na ochranu obyvatelstva je nepravděpodobná, s výjimkou místní kontroly potravin. Významné poškození zařízení (např. částečné tavení aktivní zóny v energetickém jaderném reaktoru a srovnatelné události v zařízeních bez reaktoru). Ozáření jednoho nebo více zaměstnanců (řádově až jednotky Sv), s vysokou pravděpodobností rychlého úmrtí Příklady: ●jaderná elektrárna Saint Laurent, region Centre, Francie, 17. října 1969 ●přepracovatelský závod Sellafield, Anglie, Spojené království, 1973 ●1. blok jaderné elektrárny Jaslovské Bohunice, okres Trnava, Československo (dnes Slovensko), 22. února 1977 ●jaderná elektrárna Saint Laurent, region Centre, Francie, 13. bøezna 1980 ●Buenos Aires, kritický soubor, Argentina, 1983 OZE 1 -doc. Ing. J. Šípal, PhD
29
Jaderná elektrárna
Jaderné nehody a havárie 5. Havárie s rizikem vlivu na okolí Únik radioaktivních materiálů do okolí (s aktivitou stovek až tisíců TBq 131I nebo jiných podobně biologicky významných radionuklidů ) Částečné uplatnění opatření pro snížení pravděpodobnosti zdravotních následků na obyvatelstvo zahrnutých v místních havarijních plánech (např. evakuace, ukrytí) Těžké poškození jaderného zařízení. Může to zahrnovat těžké poškození velké části aktivní zóny energetického reaktoru, velká havárie s kritičností, nebo velký požár či exploze uvolňující značné množství radioaktivity uvnitř zařízení Příklady: ●komplex Windscale Pile, Anglie, Spojené království, 10. října 1957 ●2. blok jaderné elektrárny Three Mile Island, Pensylvánie, USA, 28. března 1979 OZE 1 -doc. Ing. J. Šípal, PhD
30
Jaderná elektrárna
Jaderné nehody a havárie 6. Těžká havárie Únik radioaktivních materiálů do okolí. Plné uplatnění opatření pro snížení pravděpodobnosti zdravotních následků na obyvatelstvo zahrnutých v místních havarijních plánech Příklad: přepracovatelský závod Majak (známý též jako Kyštym), Čeljabinská oblast, Ruská SFSR, SSSR (nyní Rusko), 29. září 1957 7. Velmi těžká havárie Únik velkého množství radioaktivních materiálů z jaderného zařízení (například z aktivní zóny energetického reaktoru) do okolí. Možnost akutních a zpožděných zdravotních účinků v rozsáhlé oblasti s možností zasažení více než jedné země. Dlouhodobé důsledky pro životní prostředí Příklad: ●4. blok jaderné elektrárny Černobyl, Ukrajina, 26. dubna 1986 ●1., 2. a 3. blok jaderné elektrárny Fukušima I, Japonsko, 12. dubna 2011 OZE 1 -doc. Ing. J. Šípal, PhD
31
Jaderná elektrárna
Jaderné nehody a havárie - Černobyl
OZE 1 -doc. Ing. J. Šípal, PhD
32
Jaderná elektrárna
Jaderné nehody a havárie - Černobyl
OZE 1 -doc. Ing. J. Šípal, PhD
33
Jaderná elektrárna
Jaderné nehody a havárie - Fukušima
OZE 1 -doc. Ing. J. Šípal, PhD
34
Jaderná elektrárna
Jaderné nehody a havárie - Fukušima
OZE 1 -doc. Ing. J. Šípal, PhD
35
Jaderná elektrárna
Opakovací otázky 1) 2) 3) 4) 5)
Vysvětlete princip činnosti jaderné elektrárny. Popište štěpnou reakci. Vysvětlete princip činnosti jaderného reaktoru. Popište jadernou fúzi Vysvětlete princip činnosti Tokamaku.
OZE 1 -doc. Ing. J. Šípal, PhD
36
